快闪存储器的发展课件.ppt

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1、快闪存储器技术的发展张露1211022608目录新型快闪存储器技术金属纳米晶快闪存储器快闪存储器的发展一、快闪存储器的发展按其技术背景的不同可分为FlashEPROM(EPROM-basedFlashmemory)FlashEEPROM(EEPROM-basedFlashmemory)编程：沟道热电子注入擦除：FN隧穿效应编程：FN隧穿效应擦除：FN隧穿效应新型的快闪存储器技术新型单元结构方面：高耦合系数结构、HighInjectionMOS、分离栅结构、p沟Flash、多电平单元、3-D结构、SIBEFlash新型阵列结构方面：NAN

2、D、NOR、AND、DINOR和DuSNOR新型编程机制方面：BBHE、DDHBHE和BBISHE二、新型快闪存储器技术：（一）新型单元结构：多电平单元、3-D结构、SIBEFlash（二）新型阵列结构：DINOR、DuSNOR（三）新型编程机制：BBHE、DDHBHE、BBISHE1、多电平（Multi-Level)单元技术（1）、什么是SLC？什么是MLC？（一）新型单元结构：在编程操作过程中，必须通过将存在于每个快闪存储单元中的模拟电压划分为多个Vt电平，来精确的把电荷放到浮栅上，每个Vt电平是由浮栅上的电子数量控制的。沟道热电子

3、（CHE）注入控制这个电荷布局控制。（2）MLC的编程操作图1SLC和MLC结构和工作原理示意图图2SLC与MLC编程对比在读操作过程中，电荷检测是关键。读速度可与单电平存储器相比拟。数据读操作根据三个读参考单元的阈值电压来检测存储单元落在四个电平中的哪一级。参考单元所处的偏置条件使其导通电流与它的特定的Vt值成比例。（3）MLC的读操作擦除操作是利用F-N隧穿效应来实现的，在擦除过程中，通过适当的存储块源开关把一个正电压加到一个存储块中的所有源极连线上。控制栅被连接到一个负电压，而要擦除的存储块的漏极都浮空。当单元处于这种偏置时，先前

4、被存储在浮栅上的电子现在就被源区吸引了。（4）MLC的擦除操作图3MLC结构和工作原理示意图3-D存储单元结构通过将存储单元往硅片纵向发展来提高集成密度，如图4所示。该结构在衬底表面形成三维的柱状结构（pillar),并在该Pillar结构侧壁上形成两个分离的浮栅，从而在一位单元的平面面积上集成两位存储单元。读取时电流从顶端的漏极通过侧壁表面垂直流到底端的源极。该结构具有较好的防穿通特性和隔离特性，但工艺实现较为复杂。2、3-D存储单元结构图43-D存储器单元示意图3、SIBE快闪存储器SIBE快闪存储器就是源极诱导带带隧穿热电子注入快

5、闪存储器SIBE存储单元的制造方法◆先在p型衬底上形成由浮栅和控制栅组成的传统叠栅结构；◆然后在叠栅结构的源端通过自对准的方法形成存储单元的源极；◆SIBE的源极先采用轻掺杂的P离子注入形成n-源极区，然后在该n-源极区内通过重掺杂的As离子注入形成一个n+源极区；◆SIBE结构的漏极由轻掺杂P离子注入形成的n-漏极区(n-drain)、45角浅浓度磷注入的n-halo漏极区和较高浓度硼注入的p-漏极区(p-drain)组成。图5SIBE快闪存储器单元结构隧道氧化层厚度为10nm浮栅和控制栅之间ONO绝缘层等效氧化厚度(Equivale

6、ntOxideThickness,EOT)20nm图6编程状态下源极诱导带带隧穿及热电子注入的示意图。（1）SIBEFlash单元的编程操作带带隧穿发生在p-drain和浮栅交叠的表面深耗尽区，产生的热电子在向n-halo漏极区漂移（pn结反向电场作用下的运动）的过程中得到高能量，并在浮栅电势的吸引下越过Si/SiO2表面势垒注入到浮栅从而实现编程操作。（2）SIBE存储单元的擦除操作图7NGSSFN擦除操作的偏置条件和浮栅电子发射机制示意图。SIBE结构采用负栅压源极FN隧穿效应(Negative(Control)GateSource

7、SideFowler-NordheimTunneling,NGSSFN)进行擦除，其中控制栅和源极分别加–10V和5V电压，漏极浮空，衬底接地。NGSSFN擦除操作的偏置条件和浮栅电子发射机制如图7所示，浮栅电子在源极电压和控制栅耦合到浮栅电压建立的电场作用下从浮栅发射到浮栅下的源极。具有较好的可靠性。（3）SIBEFlash单元的读取操作SIBE结构采用双极型PNP晶体管增强的读操作(BipolarTransistorEnhancedRead)机制。图8(a)SIBE结构双极增强的读操作示意图，和(b)寄生的PNP晶体管等效电路图，其

8、中p-drain、n-halo和p型衬底分别为该PNP晶体管的发射极、基极和集电极。在VS=VPW=0时，存储单元处于线性区，由上述分析，IS、In-halo和ID满足以下关系：其中aCG、μn、COX分别